机械制造技术课件(中南大学)

1、中南大学、机械制造工程培训、中南大学工程培训中心、多媒体课件、材料成形技术基础：本文主要介绍机械零件毛坯成形方法的技术特点、工艺参数的选择、各种零件毛坯的结构工艺性以及零件材料选择和成形方法的基本原则。机械加工技术基础：本文主要介绍机械加工的基本概念、基本切削原理、切削机床和刀具、切削加工的基本工艺流程、选择切削方法的基本原则以及零件机械加工结构的可制造性。机械加工技术基础，中南大学工业培训中心，中南大学，第1章。切割工艺基础知识第2章。金属切割机第三章。机械加工过程第4章。零件表面加工方案第5章。零件的结构可制造性第6章。数控加工技术、指标、切削加工基础知识、返回指标、1.1钳工与加工、钳工

2、加工：用不同的机床(如车床、铣床、刨床、磨床、钻床等)切削工件。)。2.零件表面质量的概念，零件几何参数：宏观几何参数：包括尺寸、形状、位置等要素。微观几何参数：指微观表面的粗糙度。2020/7/1、2.1加工精度：指切削后零件的尺寸、形状、位置等参数与理论参数一致的程度。偏差越小，加工精度越高。它包括：a .尺寸精度：零件尺寸参数的精度。b .形状精度：零件形状与理想形状的接近程度。位置精度：零件上实际元素(点、线和表面)相对于参考的位置精度。2020/7/1，2020/7/1，2.1加工精度。根据国家标准，常用的精度等级分为20个等级，分别用IT01、IT0、IT1、IT2IT18表示。数

3、字越高，精确度越低。其中，IT5-IT13是常用的。高精度：IT5和IT6通常通过研磨获得。中等精度：IT7-IT10通常通过精车、铣削和刨削获得。低精度：IT11-IT13通常通过粗车、铣削、刨削和钻孔获得。2.1.1英寸精度、 25，0-0.04，零件尺寸元素的误差大小。问：哪两个因素与准确性相关？基本尺寸和公差尺寸。2.1.2形状精度， 25轴加工后可能出现的形状误差，0-0.013，2.1.2形状精度，指零件上实际元素的形状与理想形状一致的程度；国家标准规定了六种类型的形状公差(见下表):框架分为两个网格，箭头指向要表示的表面，数字以毫米表示允许的误差。2.1.3位置精度是指零件的实际

4、元素(点、线和表面)相对于参考的位置精度。圆圈中的英文字母代表参考，框架分为三个网格，箭头指向要表示的表面，零件的精度等级及其相应的加工方法，2.2表面粗糙度，表面粗糙度：零件微观表面的不平度。其原因是：1)切削过程中刀具和工件之间的相对运动引起的摩擦；2)加工过程中机床、工具和工件的振动；3)切割过程中从零件表面撕裂的碎片产生的痕迹；4)加工过程中零件表面发生塑性变形。2.2表面粗糙度及表面粗糙度对零件质量的影响：零件表面粗糙度对机械零件的性能和使用寿命有很大影响，主要表现在以下几个方面：1)零件表面粗糙会减少接触面积，增加单位面积压力，增加接触变形，增加摩擦阻力，加速磨损；2)表面粗糙度影

5、响匹配特性。间隙配合时，表面粗糙，容易磨损，导致间隙迅速增大；对于过盈配合，装配时可以将微小的凸峰压平，减少有效过盈量，降低配合强度3)零件表面粗糙，腐蚀物质容易在谷中积累，不易去除，造成表面腐蚀；4)当零件承受载荷时，应力容易集中在山谷中，导致裂纹和零件断裂。2.2表面粗糙度评价参数：常用的是轮廓算术平均偏差ra，2.2表面粗糙度、Ra、H1H2H3.HN 2.2表面粗糙度和国家标准规定，表面粗糙度分为14个等级，分别用表示。表面粗糙度符号上的值Ra以微米为单位(微米)。2020/7/1，2.2表面粗糙度符号的含义及应用，2.3常用加工方法的Ra表面特性，2.4加工精度与零件表面粗糙度的关系

6、，精度：宏观几何参数误差，表面粗糙度：微观几何参数误差，高加工精度，必须采用一系列高精度加工方法，高精度加工后零件表面粗糙度必须低。相反，由于表面粗糙度低，零件必须采用一系列的加工方法来降低表面粗糙度，而表面粗糙度低的加工方法不一定是高精度的加工方法。各种机床的手柄：表面粗糙度很低，但精度不高。2020/7/1，零件的加工精度和表面粗糙度之间有什么关系？机械零件的基本表面包括：外圆、内圆(孔)、平面和成形面。基本表面主要通过以下加工方法获得。3.切割运动和切割参数。要完成零件、刀具和工件的表面切削，应具有成形表面的基本运动，即切削运动切削运动：刀具和工件的相对运动切削运动分为主运动和进给运动的

7、主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有一个进给运动：提供连续切割可能性的运动。可以有多个进给运动、3.1切削运动、3.1切削运动、机床的切削运动、3.2切削参数，包括切削速度、进给量和回切量。切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度，单位为V，单位为m/s。进给量：刀具相对于工件在进给运动方向上的位移，单位为F。车削、钻孔和铣削时，单位为mm/r，加工表面和待加工表面之间的垂直距离为：单位为ap，单位为mm。 如下图所示：3.2.1车削切削速度和回切量的计算，V:切削速度d:工件直径n:工件转速，回切量：切削速度：Dmax:待加工表面直径dmin:加工表面直径ap:回切量，3.3切

8、削参数的合理选择，(1)粗加工是按照AP-f-v-a的顺序选择的，粗加工的主要目的是切断多余部分因此，应首先根据毛坯尺寸选择ap b，粗加工时不应考虑表面粗糙度。ap确定后，选择一个较大的F以减少进料时间。在C、ap和F确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提下，选择v (2)精加工。按V-F-AP顺序选择精加工的主要目的是保证产品质量和降低零件表面粗糙度。因此，首先应选择尽可能高的v，然后应选择满足表面粗糙度要求的f，最后根据精加工余量确定ap、4。4.刀具的性能也是直接影响切削效果的一个重要因素，主要取决于两个因素：刀具材料和刀具的几何角度，4.1刀具材料应具备以下五个基本特征：1 .高硬

9、度：HRC60或更高；2.高强度和高韧性：保证它能承受切割力的作用而不损坏；3.高热硬度：材料仍为m适用于制造简单的手工工具，如锉刀、锯片等。合金工具钢：碳工具钢中加入少量钨、铬、锰、硅等元素，耐热性低，如9SiCr，适用于制造丝锥等低速成型工具；高速钢：含钨、铬、钒等合金元素较多，常用的有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适用于制造中速精加工工具；硬质合金：由碳化钨、碳化钛和钴组成，通过烧结法获得。4.1.1常用工具材料，4.1.1常用工具材料，常用硬质合金有：钨钴钛(YT)硬质合金：适用于加工钢材等塑料材料，其代号有YT5、YT15、YT30等。YT5用于粗加工，YT30用于精加工。钨

10、钴硬质合金(YG品牌):适用于加工铸铁、青铜等脆性材料，代号为YG3、YG6、YG8等。YG8用于粗加工，YG3用于精加工。4.1.2其他工具材料和陶瓷：常用的工具陶瓷有两种：Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷。陶瓷刀具的最大特点是高硬度、高耐磨性和耐热性，其主要缺点是抗弯强度低、冲击韧性差和不能承受大的冲击载荷。金刚石：分为三种天然单晶金刚石刀具，整体人造聚晶金刚石刀具和金刚石复合刀片。立方氧化硼是通过在高温高压下加入催化剂由软立方氧化硼转化而来的。就一个刀齿而言，常用的刀具材料、各种多齿刀具或复合刀具相当于车削刀具。车刀分为切削部分和夹紧部分，切削部分由三个刀面组成：前刀面、主前刀面和副前

11、刀面。前刀面和主前刀面的交点称为主切削刃前刀面和次前刀面的交点。两个切削刃的交点称为刀尖，但刀尖不是绝对锋利的。为了研究刀具的几何角度，建立了三个辅助平面：基面：通过主切削刃上某一点并垂直于该点切削速度方向的平面。切削平面：通过主切削刃上的一点并在该点与加工表面相切的平面。正交平面：通过主切削刃上的一点并垂直于主切削刃在基面上的投影的平面，4.2刀具的几何角度(车刀的基本形状)和前角。正交平面中前刀面和基面之间的角度；后角。正交平面中主侧面和切削平面之间的角度；主偏角Kr:主切削刃的投影和进给方向在基面上的角度。“副偏转角Kr”:副切削刃的投影与基面上相反进给方向之间的角度。刃倾角 s，车刀几

12、何角度s，4.2.1，正、负前角4.2.2一般来说，加工韧性材料时，应采用较大的前角；加工脆性材料时，应采用较小的前角；前角的范围通常在-5和25之间。4.2.3刃倾角s:切割平面中主切割刃和基面之间的角度。它主要影响刀头的强度和排屑方向。一般情况下， s=-10 10，粗加工常取负值来增加刀头的强度；在精加工时始终取正值，以避免切屑刮伤加工表面。4.2.4当刀尖位于主切削刃的最高点时，正负倾斜角s，s为正值，否则为负值。4.3刀具角度的合理选择，原规则：为了提高切削效率，切削力会更大，所以强度会更高；精加工时，切削力较小，所以刀具锋利，以保证零件质量。粗加工：小前角和后角，高强度精加工：大前

13、角和锋利的工具；主偏角：车削阶梯轴：90度，用于车削外圆和端面；小偏转角45度：为了降低表面粗糙度，小值：一般为5-15度，边缘倾斜；粗加工为负值，精加工为正值；麻花钻由工作部件、角度、角度、角度组成通常为47-55度；4.4.1麻花钻砂轮的主要几何角度：它是一种由磨料和粘结剂烧结而成的磨具。磨料：磨料是砂轮的主要组成部分，负责切割，因此磨料具有高硬度。粒度：指磨粒的大小。粘合剂：粘合剂在粘合磨粒方面起作用。硬度：指磨粒从砂轮上脱落的难度。4.5砂轮的材料和形状、4.5.1常用磨料的特性和用途、刀具耐用度是从切削开始到磨损极限的切削时间。示例：硬质合金焊接工具的耐久性规定为60分钟。2020/

14、7/1，刀具使用，磨削，磨削工具，包括：三种磨损形式和三个磨损阶段，5.1刀具使用过程，金属切削过程是指从工件表面切掉一层多余的金属以形成切屑的过程：1。金属在刀具前刀面的作用下被挤压并弹性变形。2.应力逐渐增加，导致塑性变形-滑移。3.应力达到强度极限，剪切滑移被压碎形成碎片。4.走开。、1弹性变形2塑性变形3挤压芯片、6。金属切削过程中，常见的切屑有以下三种：一、条状切屑：使用大前角刀具，当条状切屑形成时，切削力稳定，表面光滑，但切屑是连续的，不安全或容易划伤加工表面。结节状切屑：加工中硬度钢时出现，切削速度低，进给速度大。当这种切屑形成时，金属经历弹性变形、塑性变形、挤压破裂和切削，这是

15、典型的切削过程，但是切削力波动很大，工件表面粗糙。碎裂：在加工铸铁和黄铜等脆性材料时发生。当这种切屑形成时，切削热量和切削力集中在刀刃和刀尖上，刀具容易磨损。6。1金属切屑类型，6.2切屑堆积瘤：当切屑沿前刀面流出时，与前刀面接触的最底层切屑受到摩擦阻力，该阻力减缓并形成停滞层，因此金属粘附在切削刃上并形成切屑堆积瘤。芯片积聚肿瘤的影响：1。保护前沿。在粗加工过程中，预计会产生积屑瘤2。它会引起振动并影响工件的表面粗糙度。在精加工过程中预计不会产生积屑瘤。6.3切削力，1。切向力Fz:总切削力在主运动方向上的正向投影，约占总切削力的9599%,是三个分量中最大的。消耗功率最大的部件是设计和校核机床功率和重要零件的强度和刚度的主要依据；2.轴向力(进给力)Fx :是总切削力在进给方向上的正向投影，约占总切削力的15%。它是设计和检查机床进给机构的必要参数；3.径向力(反作用力